计算机组成原理全部实验
Logisim平台微程序控制实验-计算机组成原理
CPU的结构与功能
结构：CPU由控制器、运算器和寄存器组成
功能：控制器负责控制计算机的运行，运算器负责执行算术和逻辑运算，寄存器负责存储数据 和指令
指令集：CPU能够执行各种指令，包括算术指令、逻辑指令、控制指令等
工作原理：CPU通过读取指令、解码指令、执行指令的循环过程，实现对计算机的控制和运算。
控制器：控制计算机的运行，包括指令的 执行和程序的控制
运算器：进行算术和逻辑运算，包括加、 减、乘、除等基本运算
存储器：存储数据和程序，包括内存和外 存
输入设备：将数据或程序输入计算机，包 括键盘、鼠标等
输出设备：将计算机的处理结果输出，包 括显示器、打印机等
总线：连接计算机的各个部件，包括数据 总线、地址总线和控制总线
实验结果分析与讨论
实验目的：验证计算机组成原理的基 本概念和原理
实验方法：使用Logisim平台进行微 程序控制实验
实验结果：成功实现计算机组成原理 的基本功能
分析与讨论：实验结果与预期相符， 验证了计算机组成原理的基本概念和 原理，为后续课程学习打下基础。
06 实验总结与展望
实验总结回顾
实验目的：掌握微程序控制的基本原理和实现方法
实验内容：设计并实现一个简单的微程序控制器
实验方法：使用Logisim平台进行模拟和验证 实验结果：成功实现了微程序控制器的功能，并对计算机组成原理有了更 深入的理解
实验收获与感悟
掌握了Logisim平台的基本操作和微程序控制的原理 提高了计算机组成原理的理解和应用能力 学会了如何分析和解决实际问题 培养了团队合作和沟通能力 提高了对计算机科学的兴趣和热情
微程序控制的优势与局限性
优势：微程序控制可以实现复杂的控制功能，提高系统的灵活性和可扩展性。 优势：微程序控制可以简化硬件设计，降低硬件成本。 局限性：微程序控制需要大量的存储空间，可能导致系统资源紧张。 局限性：微程序控制可能会导致系统响应速度降低，影响系统性能。
计算机组成原理与汇编实验报告
计算机组成原理与汇编实验报告姓名：学号：学院：信息科学与工程学院班级：实验1 存储器实验实验目的⏹掌握静态存储随机存储器RAM的工作特性⏹掌握静态存储随机存储器RAM的读写方法实验设备74LS273（一片），静态存储器MEMORY 6116（一片），与门（一片），与非门（一片），单脉冲（一片）,开关若干，灯泡若干实验原理在微机系统中，常用的静态RAM 有6116、6264、62256 等。
在本实验中使用的是6116。
6116 为2K╳8 位的静态RAM，其逻辑图3.1如下：图3.1 6116逻辑图其中A0～10 为11 根地址线，I/O0～7 为8 根数据线，CS 为片选端，OE 为数据输出选通端，WR 为写信号端。
其工作方式见下表3-1：表3-1工作方式表实验所用的半导体静态存储器电路原理如图3.2 所示，实验中的静态存储器一片6116（2K×8）构成，其数据线接至数据总线，地址线由地址锁存器（74LS273）给出。
地址灯AD0—AD7 与地址线相连，显示地址线内容。
数据开关经一三态门（74LS245）连至数据总线，分时给出地址和数据。
图3.2 存储器实验原理图因地址寄存器为8 位，接入6116 的地址A7—A0，而高三位A8—A10 接地，所以其实际容量为256 字节。
6116 有三个控制线：CE（片选线）、OE（读线）、WE（写线）。
当片选有效（CE=0）时，OE=0时进行读操作，WE=0时进行写操作。
本实验中将OE 常接地，在此情况下，当CE=0、WE=0 时进行读操作，CE=0、WE=1 时进行写操作，其写时间与T3 脉冲宽度一致。
控制信号SW-B 为低电平有效，控制信号LDAR 为高电平有效。
实验步骤1. 选择实验设备：根据实验原理图，将所需要的组件从组件列表中拖到实验设计流程栏中。
搭建实验流程：将已选择的组件进行连线（鼠标从一个引脚的端点拖动到另一组件的引脚端，即完成连线）。
计算机组成原理实验报告微程序控制器实验
实验三微程序控制器实验一. 实验目的与要求：实验目的：1.理解时序产生器的原理，了解时钟和时序信号的波形；2.掌握微程序控制器的功能，组成知识；3.掌握微指令格式和各字段功能；4.掌握微程序的编制，写入，观察微程序的运行，学习基本指令的执行流程。
实验要求：1.实验前，要求做好实验预习，并复习已经学过的控制信号的作用；2.按练习一要求完成测量波形的操作，画出TS1,TS2,TS3,TS4的波形，并测出所用的脉冲Ф周期。
按练习二的要求输入微指令的二进制代码表，并单步运行五条机器指令。
二. 实验方案：按实验图在实验仪上接好线后，仔细检查无误后可接通电源。
1.练习一：用联机软件的逻辑示波器观测时序信号，测量Ф，TS1,TS2,TS3,TS4信号的方法如下：(1) TATE UNIT 中STOP开关置为“RUN”状态（向上拨），STEP开关置为“EXEC”状态（向上拨）。
(2) 将SWITCH UNIT 中右下角CLR开关置为“1”(向上拨）。
(3) 按动“START”按钮，即可产生连续脉冲。
（4）调试”菜单下的“显示逻辑示波器窗口，即可出现测量波形的画面。
（5）探头一端接实验仪左上角的CH1，另一端接STATE UNIT中的Ф插座，即可测出时钟Ф的波形。
（6）探头一端接实验仪左上角的CH2，另一端接STATE UNIT中的TS1插座，即可测出TS1的波形；（7）探头一端接实验仪左上角的CH1，另一端接STATE UNIT中的TS2插座，即可测出TS2的波形。
（8）将红色探头一端接实验仪左上角的CH1，另一端接STATE UNIT中的TS3插座，即可测出TS3的波形。
（9）将红色探头一端接实验仪左上角的CH1，另一端接STATE UNIT中的TS4插座，即可测出TS4的波形。
2.观察微程序控制器的工作原理：①关掉实验仪电源，拔掉前面测时序信号的接线；②编程写入E2PROM 2816A.将编程开关（MJ20）置为PROM（编程）状态；B.将实验板上STATE UNIT 中的STEP置为STEP状态，STOP置为RUN状态，SWITCH UNIT中CLR开关置为1状态；C.在右上角的SWITCH UNIT中UA5-UA0开关上置表3.2中某个要写的微地址；D.在MK24-MK1开关上置表3.2中要写的微地址后面的24位微代码，24位开关对应24位显示灯，开关置为1时灯亮，为0时灯灭；E.启动时序电路，即将微代码写入到E2PROM 2816的相应地址对应的单元中；F.重复C-E步骤，将表3.2的每一行写入E2PROM 2816。
计算机组成原理 实验二 八位寄存器 实验报告
实验报告成绩课程名称计算机组成原理指导教师实验日期院(系) 计算机科学与技术学院专业班级实验地点学生姓名学号同组人实验项目名称实验二八位寄存器一、实验目的和要求实验目的：1.了解寄存器的工作原理和构成；2.熟悉 EDA 工具软件的使用方法。
实验要求：1.电源选用+5V，注意D触发器的置0端和置1端必须接高电平，即+5V电源。
否则D触发器工作不正常。
2. D触发器可以选用 74LS74（7474 也可），其逻辑符号（图中SD为置1端，接低电平有效；图中CD为置0端，接低电平有效；CP为脉冲）。
二、实验原理设计一个八位寄存器,该寄存器具有一个时钟输入端CLK，一个复位端RE，八个并行数据输入端d7,d6,…d0和八个数据输出端q7,q6,…q0，当时钟脉冲到来时,并行数据输入端的数据被送入寄存器中。
寄存器框图如图所示。
三、主要仪器设备1.操作系统为WINDOWS的计算机一台；2.数字逻辑与计算机组成原理实验箱一台；3.基本D触发器7474。
四、实验方法与步骤1. 原理图输入：采用图形输入法在计算机上完成实验电路的原理图输入。
2. 管脚定义：根据硬件实验平台资源示意图和附录一“平台资源和FPGA引脚连接表”完成原理图中输入、输出管脚的定义。
将寄存器的输出q7－q0分别锁定在LD7－LD0上。
将寄存器的输入d7－d0分别锁定在K7－K0上。
将寄存器的输入脉冲CLK锁定在单脉冲(Pin 132引脚)上。
3.原理图编译、适配和下载：在QuartusⅡ环境中选择EP2C8Q208C8器件，进行原理图的编译和适配，无误后完成下载。
4.功能测试：改变K7－K0的状态，按动一次单脉冲键，LD7－LD0的显示将与K7－K0相对应，若有错则重新调试。
5.生成元件符号。
五、实验结果分析六、实验心得通过本次实验，了解了寄存器的工作原理和构成；熟悉了EDA工具软件的使用方法。
在实验中，用一个锁定在开关k8上的输入端用来控制置0端，我认为VCC也需要使用一个输入端表示，否则在引脚分配时无法对VCC进行分配。
计算机组成原理运算器的实现实验报告
计算机组成原理运算器的实现实验报告信息与管理科学学院计算机科学与技术实验报告课程名称：计算机组成原理实验名称：运算器实验姓名：班级：指导教师：学号：实验室：组成原理实验室⽇期： 2013-11-16⼀、实验⽬的1．掌握运算器的组成及⼯作原理；2．了解4位函数发⽣器74LS181的组合功能，熟悉运算器执⾏算术操作和逻辑操作的具体实现过程；3．验证带进位控制的74LS181的功能。
⼆、实验环境EL-JY-II型计算机组成原理实验系统⼀套，排线若⼲。
三、实验内容验证74LS181运算器的逻辑运算功能和算术运算功能。
四、实验操作过程Ⅰ、单⽚机键盘操作⽅式实验注：在进⾏单⽚机键盘控制实验时，必须把开关K4置于“OFF”状态，否则系统处于⾃锁状态，⽆法进⾏实验。
1、实验连线（键盘实验）：实验连线如图1－6所⽰。
（连线时应按如下⽅法：对于横排座，应使排线插头上的箭头⾯向⾃⼰插在横排座上；对于竖排座，应使排线插头上的箭头⾯向左边插在竖排座上。
注意：F4只⽤⼀个排线插头孔）2、实验过程：拨动清零开关CLR，使其指⽰灯灭。
再拨动CLR，使其指⽰灯亮。
在监控滚动显⽰【CLASS SELECt】时按【实验选择】键，显⽰【ES--_ _ 】输⼊01或1，按【确认】键，监控显⽰为【ES01】，表⽰准备进⼊实验⼀程序，也可按【取消】键来取消上⼀步操作，重新输⼊。
再按【确认】键，进⼊实验⼀程序，监控显⽰【InSt--】，提⽰输⼊运算指令，输⼊两位⼗六进制数（参考表1－3和表1－1），选择执⾏哪种运算操作，按【确认】键。
监控显⽰【Lo=0】,此处Lo相当于表1－1中的M，默认为“0”，进⾏算术运算，也可以输⼊“1”，进⾏逻辑运算。
按【确认】，显⽰【Cn=0】,默认为“0”，由表1－1可见，此时进⾏带进位运算，也可输⼊“1”，不带进位运算（注：如前⾯选择为逻辑运算，则Cn不起作⽤）。
按【确认】，显⽰【Ar=1】，使⽤默认值“1”，关闭进位输出。
西安交通大学计算机组成原理实验报告
西安交通大学计算机组成原理实验报告姓名：***班级：物联网**学号：实验一存储器的访问与实现一、实验目的1、理解计算机主存储器的分类及作用；2、掌握ROM、RAM的读写方法。
二、实验原理存储器按存取方式分，可分为随机存储器和顺序存储器。
如果存储器中的任何存储单元的内容都可随机存取，称为随机存储器，计算机中的主存储器都是随机存储器。
如果存储器只能按某种顺序存取，则称为顺序存储器，磁带是顺序存储器，磁盘是半顺序存储器，它们的特点是存储容量大，存取速度慢，一般作为外部存储器使用。
如果按存储器的读写功能分，有些存储器的内容是固定不变的，即只能读出不能写入，这种存储器称为只读存储器（ROM）；既能读出又能写入的存储器，称为随机读写存储器（RAM）。
实际上真正的ROM基本上不用了，用的是光可擦除可编程的ROM（EPROM）和电可擦除可编程的ROM（EEPROM）。
EEPROM用的越来越多，有取代EPROM之势，比如容量很大的闪存（FLASH）现在用的就很广泛，常说的U盘就是用FLASH做的。
按信息的可保存性分，存储器可分为非永久性记忆存储器和永久性记忆存储器。
ROM、EPROM、EEPROM都是永久记忆存储器，它们断电后存储内容可保存。
RAM则是非永久性记忆存储器，断电后存储器中存储的内容丢失。
随机读写存储器类型随机存储器按其元件的类型来分，有双极存储器和MOS存储器两类。
在存取速度和价格两方面，双极存储器比MOS存储器高，故双极存储器主要用于高速的小容量存储体系。
在MOS存储器中，根据存储信息机构的原理不同，又分为静态随机存储器（SRAM）和动态随机存储器（DRAM）。
静态随机存储器采用双稳态触发器来保存信息，只要不断电，信息就不会丢失；动态随机存储器利用记忆电容来保存信息，使用时只有不断地给电容充电才能使信息保持。
静态随机存储器的集成度较低，功耗也较大；动态随机存储器的集成度较高，功耗低。
现在计算机中，内存容量较大，常由动态随机存储器构成。
《计算机组成原理》运算器实验报告(总结报告范文模板)
《计算机组成原理》运算器实验报告实验目录：一、实验1 Quartus Ⅱ的使用（一）实验目的（二）实验任务（三）实验要求（四）实验步骤（五）74138、74244、74273的原理图与仿真图二、实验2 运算器组成实验（一）实验目的（二）实验任务（三）实验要求（四）实验原理图与仿真图三、实验3 半导体存储器原理实验（一）实验目的（二）实验要求（三）实验原理图与仿真图四、实验4 数据通路的组成与故障分析实验（一）实验目的（二）实验电路（三）实验原理图与仿真图五、本次实验总结及体会：一、实验1 Quartus Ⅱ的使用（一）实验目的1.掌握Quartus Ⅱ的基本使用方法。
2.了解74138（3：8）译码器、74244、74273的功能。
3.利用Quartus Ⅱ验证74138（3：8）译码器、74244、74273的功能。
（二）实验任务1、熟悉Quartus Ⅱ中的管理项目、输入原理图以及仿真的设计方法与流程。
2、新建项目，利用原理编辑方式输入74138、74244、74273的功能特性，依照其功能表分别进行仿真，验证这三种期间的功能。
（三）实验要求1.做好实验预习，掌握74138、74244、74273的功能特性。
2.写出实验报告，内容如下：（1）实验目的；（2）写出完整的实验步骤；（3）画出74138、74244和74273的仿真波形，有关输入输出信号要标注清楚。
（四）实验步骤1.新建项目：首先一个项目管理索要新建的各种文件，在Quartus Ⅱ环境下，打开File，选择New Project Wizard后，打开New Project Wizard：Introduction窗口，按照提示创建新项目，点击“Next”按钮，再打开的窗口中输入有关的路径名和项目名称后，按“Finish”按钮，完成新建项目工作。
2.原理图设计与编译：原理图的设计与编译在Compile Mode（编译模式）下进行。
2.1．新建原理图文件打开File菜单，选择New，打开“新建”窗口。
计算机组成原理实验报告
计算机组成原理实验报告计算机组成原理实验报告姓名：专业：计算机科学与技术学号：计算机组成原理实验（⼀）实验题⽬：时标系统的设置和组合成绩：⼀、实验⽬的1、了解时标系统的作⽤2、会设计、组装简单的时标发⽣器⼆、实验内容参照时标系统的设计⽅法，⽤组合逻辑⽅法设计⼀个简单的节拍脉冲发⽣器，产⽣图1-6所⽰的节拍脉冲，并⽤单脉冲验证设计的正确性。
在实验报告中画出完整电路，写出1W 、0W 和1N 的表达式。
图1-6 简单的节拍脉冲发⽣器⼀周期的波形设计提⽰：1、由波形图求出节拍脉冲1W 和0W 的表达式，进⽽组合成1N 的表达式。
2、注意节拍电平1T 和0T 的翻转时刻应在0M 下降沿与M 的上升沿同时出现的时刻。
3、注意D 触发器的触发翻转要求。
三、实验仪器及器材1、计算机组成原理实验台和+5V 直流稳压电源2、集成电路由附录A “集成电路清单”内选⽤四、实验电路原理（实验电路原理图）时标系统主要由时钟脉冲发⽣器、启停电路和节拍脉冲发⽣器三部分组成成，结构如图1-1所⽰。
图1-1 时标系统组成1、时钟脉冲发⽣器主要由振荡电路、分频电路组成，其作⽤是产⽣⼀定频率的时钟脉冲，作为计算机中基准时钟信号。
如图1-2所⽰。
图1-2 时钟脉冲发⽣器组成2、启停电路计算机是靠⾮常严格的节拍脉冲，按时间的先后次序⼀步⼀步地控制各部件⼯作的，所以，机器启停的标志是有⽆节拍脉冲，⽽控制节拍脉冲按⼀定的时序发⽣和停⽌，不能简单地⽤电源开关来实现。
如图1-3所⽰。
图1-3 简单的启停电路为了使机器可靠地⼯作，要求启停电路在机器启动或停机时，保证每次从规定的第⼀个脉冲开始启动，到最后⼀个脉冲结束才停机，并且必须保证第⼀个和最后⼀个脉冲的波形完整。
如图1-4所⽰。
图1-4 利⽤维持阻塞原理的启停电路3、节拍脉冲发⽣器节拍脉冲发⽣器的作⽤是产⽣⼀序列的节拍电平和⼯作脉冲。
节拍电平是保证计算机微操作的时序性，⼯作脉冲是各寄存器数据的打⼊脉冲。
计算机组成原理运算器实验报告
计算机组成原理运算器实验报告计算机组成原理实验⼀运算器实验⼀、实验⽬的：1、掌握简单运算器的数据传输⽅式。
2、验证运算功能发⽣器（74LS181）及进位控制的组合功能。
⼆、实验要求：完成不带进位及带进位算数运算实验、逻辑运算实验，了解算数逻辑运算单元的运⽤。
三、实验原理：74LS181是4位算术逻辑运算器，⽤两个74LS181并联可以实现8位运算，为了实现双操作的运算，ALU 的输⼊端分别由两个锁存器DR1，DR2锁存数据。
数据显⽰灯和数据总线相连接，⽤来显⽰数据总线上的内容。
由于实验电路中的时序信号均已连接⾄W ／ＲＵＩＴ相应的时序信号引出端，只要微动开关，即可获得实验所需的单脉冲。
四、实验连接：1.⼋位运算器控制信号连接：S3，S2，S1，S0，M ，/CN ，LDDR1，LDDR2，LDCZY ，/SW-B ，/ALU-B ，Cn+4 Cn+4I2.完成连接并检查⽆误后接通电源。
五、实验仪器状态设定：在闪动的“P.”状态下按动“增址”命令键，使LED 显⽰器⾃左向右第⼀位显⽰提⽰符“H ”，表⽰本装置已进⼊⼿动单元实验状态。
五、实验项⽬：（⼀）算数运算实验拨动⼆进制数据开关向DR1和DR2寄存器置数（灯亮为1，灯灭为0）。
步骤如下:[CBA=001] [LDDR1=1] [LDDR1=0][LDDR2=0] [LDDR2=1]数据开关（01100101）三态门寄存器DR1（01100101）数据开关（10100111）寄存器DR2 （10100111）[“按STEP”] [“按STEP”] 然后检查数据：1.关闭数据输⼊三态门（CBA=000）2.打开ALU输出三态门（CBA=010）3.当置S3，S2，S1，S0，M为11111时，总线指⽰灯显⽰DR1中的数4.当置S3，S2，S1，S0，M为10101时，总线指⽰灯显⽰DR2中的数算数运算（不带进位）实验：置CBA=010，S3，S2，S1，S0，M，/CN为100101，LDCZY=0，则数据总线指⽰灯显⽰00001100（0CH）（⼆）进位控制实验（1）进位标志清零CBA＝000 置S3，S2，S1，S0，M为00000 置/CN为0，LDCZY为1 按STEP （2）向DR1和DR2置数（同上）（3）验证进位运算及进位锁存功能，使/CN=1,LDCZY=1,来进⾏算数运算。
计算机组成原理实验报告说明
实验一运算器组成实验一、实验目的1、掌握运算器的组成及工作原理；2、了解4位函数运算器74LS181的组合功能，熟悉运算器执行算术和逻辑操作的具体实现过程；3、验证带进位控制的运算器功能。
二、实验设备1、EL-JY系列计算机组成及系统结构实验系统一套2、排线若干。
三、工作原理：算术逻辑单元ALU是运算器的核心。
集成电路74LS181是4位运算器，四片74LS181以并／串形式构成16位运算器。
它可以对两个16位二进制数进行多种算术或逻辑运算，74LS181 有高电平和低电平两种工作方式，高电平方式采用原码输入输出，低电平方式采用反码输入输出，这里采用高电平方式。
三态门74LS244作为输出缓冲器由ALU-G信号控制，ALU-G 为“0”时，三态门开通，此时其输出等于其输入；ALU-G 为“1”时，三态门关闭，此时其输出呈高阻。
四片74LS273作为两个16数据暂存器，其控制信号分别为LDR1和LDR2，当LDR1和LDR2 为高电平有效时，在T4脉冲的前沿，总线上的数据被送入暂存器保存。
四、实验内容：验证74LS181运算器的逻辑运算功能和算术运算功能。
五、实验步骤1、按照实验指导说明书连接硬件系统；2、启动实验软件，打开实验课题菜单，选中实验课题打开实验课题参数对话窗口：1)、在数据总线上输入有效数据，按"Ldr1"，数据送入暂存器1；2)、在数据总线上输入有效数据，按"Ldr2"，数据送入暂存器2；3)、在S3...Ar上输入有效数据组合，按"ALU功能选择端"，运算器按规定进行运算，运算结果送入数据缓冲器；4)、按"ALU_G"，运算结果送入数据总线。
5)、执行完后，按"回放"，可对已执行的过程回看。
6)、回放结束后，按"继续"（继续按钮在点击回放后出现），进行下次数据输入。